競教結合+項目驅動下嵌入式系統教學改革

王寶珠 李文娟

摘要：近年來嵌入式系統憑借著諸多優勢逐漸脫穎而出，成為目前應用最廣泛的高新技術之一。為了培養嵌入式系統方面的人才，近年來全國各高校掀起了一股嵌入式系統教學與實踐的熱潮。本文針對應用型本科嵌入式系統課程教學中存在的種種弊端，提出以競賽為載體、以項目為驅動，以競促教、競教結合，以做導學、項目驅動的實踐教學改革思路，對嵌入式系統教學進行革新，提高學生學習的積極性、主動性和能動性，實現培養實踐型、技能型、創新型、工程應用型人才的目標。

關鍵詞：嵌入式系統;競教結合;項目驅動;實踐教學;創新人才

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2019）32-0160-02

應用型本科院校以應用型人才培養為主要任務，培養具有專業應用理論和較強實踐能力的專業人才。嵌入式技術是近些年新興且非常熱門的專業技術，它不僅是一門綜合多個領域知識的工程應用技術，也是移動互聯網和大數據行業等新興行業領域的重要組成部分，因此嵌入式軟硬件工程師成了近年來最為熱門的職業之一，在此背景下，如何能跟上時代的發展、社會的需要，提高嵌入式系統技術人才的培養質量，不僅對學生就業有著重要的作用，也對進一步推動相關行業的發展有著深遠的意義。

1嵌入式系統教學的現狀及存在的問題

嵌入式系統具有較強的技術性、實踐性及綜合性等特點，學生普遍感覺學習起來比較困難，且學習過程中理論與實踐聯系不緊密，課程的工程實踐性很差，畢業后很難滿足社會相關行業的需要，究其原因，主要體現在：

①嵌入式系統課程在教學中課時分配不合理，理論學時過多，實踐學時偏少，不適合應用型人才的培養。

②實驗內容安排不合理，過于簡單。驗證性實驗多，學生自己動手的設計性實驗少;單一性基礎實驗多，綜合性開發實驗少。從而導致實驗教學流于形式，學生做實驗只是看著實驗指導書“照葫蘆畫瓢”，設計開發的能力難以培養，課后也無法對所學知識靈活運用。

③嵌入式系統課程知識量大、內容多、課時少，導致授課教師往往會將各種知識點“填鴨式”地灌輸給學生，讓學生死記硬背，忽視學生創新實踐能力的培養，學生感覺枯燥無味，無法調動學生學習的興趣、主動性和積極性。

④實踐教學缺乏實踐環境與學科競賽平臺支持，缺少項目滲透到教學之中，提升學生實踐動手能力。

⑤采用傳統的試卷考核方式，或者開卷或者閉卷，僅僅是對理論知識進行考核，以分數高低論英雄，而實踐環節要么不占分數比，要么比例很小，完全忽視了實踐在該課程中的重要性。

因此嵌入式系統課程的教學改革成為亟待解決的問題。

2應用型本科嵌入式系統教學改革的措施

應用型本科嵌入式系統教學應當以實踐創新能力培養為核心，針對嵌入式系統課程體系中理論講授過多、實踐教學偏少，而實踐教學缺乏實踐環境與平臺支持以及學生學習過程中缺乏興趣，積極性不高，考核標準不合理等問題，結合項目與學科競賽平臺，以項目為驅動、以學科競賽為載體來促進嵌入式系統實踐教學的改革，滿足社會對嵌入式系統人才的需求，擴大學生就業面。

2.1以項目為驅動提高學生學習興趣，培養學生創新意識

采用項目驅動的實踐教學體現了CDIO工程教育的理念，重在“做中學”，整個教學過程以項目的形式開展教學，達到理論實踐一體化、傳授知識與培養能力一體化、“教、學、做”一體化的培養工程人才的目標。

將嵌入式系統教學課程知識點進行碎片化和重組，將整個實踐教學過程以項目的形式展開，項目的選取與專業及課程內容密切相關，項目設置根據課程內容及學生學習程度可大可小，由易到難，由簡到繁，讓學生易于接受。所設項目不僅要利用所學知識與理論，同時也要緊跟行業相關需求，注入領域內前沿技術。也可以將一個大項目分成相應子項目，對相應子項目再進行具體的任務分解，在整個過程中，要求學生以教學主體的身份參與進來，對項目進行系統下的開發設計，最終完成，真正做到以做導學、項目驅動，這樣才能激發學生學習的興趣和積極性，使學生能夠在項目開發的過程中自主的發現問題、利用課程知識分析問題、進而解決問題，既可以達到學習課程知識的目的又可以培養學生的工程實踐能力和創新意識。

2.2構建“學競一體”的嵌入式系統學科競賽平臺

“以賽促教、以競促學、賽教結合、學競一體”的教學方法為培養一批“厚基礎、重動手、善創新”的高素質信息技術人才奠定了堅實的基礎。

以學科競賽為載體，組織成立學科競賽指導委員會和學科競賽委員會。教師的教學理念需要轉變，由授課者要向指導者轉變，組織和指導學生參加各級嵌人式系統專題比賽、單片機設計大賽、機器人比賽、電子設計競賽等，組建高質量競賽隊伍和組建高水平教師競賽指導隊伍。積極參加高水平嵌入式系統相關賽事，同時學校也可自行組織相應的院級比賽、校級比賽。與學校密切溝通，完善獎勵機制，激發師生的熱情，使學生在競賽的過程中學習相關知識，既準確又高效，有力地推動創新型、實踐型學生培養。

2.3合理規劃和設計教學內容，構建嵌入式系統實踐教學體系

根據嵌入式系統為實踐性較強的課程的特點和具體情況，構建“以項目為引導，以競賽為載體，以需求學理論，以實踐為主導”的分層次的實踐教學體系。將實踐教學進行分層次培養。

對于基礎型實驗，是根據課程知識點設置的一些驗證性實驗，需要學生在實踐中掌握課程理論及實踐操作方法，所有學生必須全部掌握;對于綜合設計型實驗，是綜合整個課程的知識，利用實驗室資源，需要學生構造一個具有實際意義的嵌入式應用系統的實驗，該實驗以課程設計的形式進行，選拔系統性、實踐性、創新性、工程性較強的學生。對于研究型實驗，是開放性、創新型實驗，以實際的工程項目為依托，學生自主完成，是使學生提高探究性學習能力，增強團隊協作能力及工程實踐能力。為此我校建設了電子設計實驗室、物聯網虛擬仿真實驗室以及卓越工程師實踐中心。

2.4以學生為認知的主體，變被動學習為主動學習

通過靈活多樣的教學方法和教學手段去引導學生完成學習任務，發揮學生在實踐教學活動中的主體地位，由經驗傳授向啟發引導轉變，增強實踐教學開放性，激發學生學習的主動性。

以項目為驅動的實踐教學以學生為主體，教師的角色是項目經理。在項目開發的初期，教師制定項目計劃，并將學生組織成不同開發小組，分配工作，對項目進行拓展與深化;學生是項目實施的主體，學生掌握項目開發技能，制定項目計劃、分配資源和控制項目實施過程。在項目開發的過程中，實行組長負責制，為激發學生的參與熱情與主動性，各項目小組在教師的引導下對團隊成員定期進行技能考評。

以學科競賽為載體的實踐教學過程中，教師的角色既是指導老師又是評委，在比賽之初，教師和學生一起討論方案、方法，提出可行性方案，具體實施由學生自己來完成，教師在過程中起監督和指導的作用并對其完成情況進行評估，提出意見。

2.5改革課程考核方法，突出實踐過程成績

實踐教學的順利進行需要完善的實踐管理制度作為保障，因此，應當建立全新的評價制度和考核方法。

改變傳統期末試卷考試的考核方法，改變以往考試理論考試占比大，實踐實驗操作占比小的狀況，增加實驗課操作的學分占比。在培養方案中增加參與相關學科競賽和項目開發的學分，并根據獲獎等級獲得不等的學分，根據在項目組中的工作量獲得不等的學分，激發學生的競爭意識，提高學生的主動性。與此同時，將嵌入式系統作為主修專業課的專業的獎學金的評定與實踐操作掛鉤，在相關學科競賽中獲獎或在項目組中有重要貢獻的學生優先。

3預期效果

①推動應用型本科院校嵌入式系統教育教學改革，促進創新實踐型大學生人才的培養。

②適應學生特點和社會需求，培養出更多的能夠滿足社會需求的嵌入式技術人才，實現學生、社會、學校的多贏。

③建立符合我校特色的嵌入式實踐教學體系，能夠全面提升學生技能水平和就業競爭力，讓學生在實際的工作或項目中解決問題，真正使學生“會做”“能做”。

④以科研項目為驅動+以學科競賽為載體的嵌入式系統教學模式能全面調動學生的能動性，激發學生學習興趣，由被動學習變主動學習。

⑤實現培養實踐型、技能型、創新型、工程應用型人才的目標。

4小結

根據我校為應用型本科的特點，結合嵌人式系統課程的技術特點，通過開展競教結合、項目驅動的嵌人式系統教學改革與實踐，從教學實踐來看，以工程項目驅動可以有效地縮短學生與實際應用之間的距離，培養學生獨立思考、解決問題、創新研發的能力。以學科競賽為載體可以激發學生的競爭意識、以賽促學，在競賽中學習、在競賽中成長，大大提高了學生的興趣和積極性。從而實現培養實踐型、技能型、創新型、工程應用型人才的目標。